无人机在建筑消防灭火救援中的应用研究

无人机因其轻便、速度快、体积小等优点而受到专家们的青睐，被广泛地用于救援。在某些特定的环境下，使用无人机不但可以帮助消防救援人员完成灭火任务，还可以极大提升救援工作成功率，在消防救援领域有着广阔的应用前景。通过对无人机在建筑消防灭火中高效运用方法的研究，可以更好发挥其功能和价值，这对提升消防救援工作质量和效率，具有重要的理论和现实意义。关键词：无人机；建筑消防；灭火救援；应用方法随着人们生活水平的不断提高，消防安全隐患也日益增多。为了满足不同类型的火灾扑救需要，快速对火灾现场进行评估并实施营救是十分重要的工作步骤。无人机设备可以与消防员协作，将救援工作的实施效果发挥到极致。无人机设备具有更强的侦察和救援能力，飞行方式更加灵活，在火灾扑救工作中起到了很好的辅助作用。一、应用于建筑消防灭火救援的无人机技术特性（一）智能化为了使无人机能够完成各种灭火任务，必须对其进行智能化的控制。采用智能控制系统，不仅可以让无人机在火场作业时，最大限度收集到火情信息，而且可以实现多功能的展示。无人机和智能技术的融合，极大提高了无人机的自主控制能力，即使是在危险的火场中，它也能按照预先设定的步骤进行正确的判断和分析，同时也能消除人为操作时的误判，让无人机能够在智能操作系统下做出科学反映和应对，从而极大提高无人机的安全性。（二）稳定性将无人机应用在消防灭火救援工作中，不仅满足了消防救援人员的任务需要，同时也可以更有效保障救援人员的人身安全，使整个现场局势变得更加可控。如果现场温度较高，且风速很大，则形势更易变化，若火势无法控制，将严重威胁消防员的人身安全。（三）可靠性对突发大火的事故现场开展救援工作时，救援人员不仅要应对不同的情形，还要充分考虑到风力、烟尘含量、气温、防水性等因素，在运用无人机时，一定要把事故现场的所有条件都考虑进去，其中主要因素如下：一是抗风性，南方城市经常刮东南风和西北风，沿海地区的风速有很多差异，所以在正常航行时，也会受到大风的干扰。为了提高工作的稳定性，抗风性就必须提高。要使无人机在火灾救援高难度条件下正常工作，其机体及内部操作系统必须具备在高温下工作的能力[1]。通常情况下，无人机的排气管都会有火星，而且还会发出噪音，这对操作和维修有很高要求，万一无人机在空中不稳定坠落，有可能引起火灾和爆炸，在这种情况下，无人机飞行平台必须要有耐热性能，这样才能深入到事故现场进行有效救援。二、灭火无人机的基本概述（一）无人机的分类无人机是一种以无线电遥控为主的无人飞行器，它的主体结构包括平台、控制飞行的系统、无线电遥控系统和设备。它可以实现侦察、图像、声音传送、物品放置等功能。无人机是一种融合航天、测控、新能源等多个领域的技术。根据灭火对象的不同，无人机可以分为电动和油动两类，其中电动无人机的动力是锂电池，它的缺点是不能长时间工作。一旦锂电池耗尽，不能再用。一般情况下，事故发生后，并不会引起其他火灾。而油动一般都是以柴油或汽油为动力，这两种动力都比较持久，但也有一个缺点，那就是如果发生了坠毁，很有可能会引起附加火灾，增加火势，灭火难度也会增加。（二）无人机的特性无人机有三大特性，一是在50-1000米范围内，无人机的探测精度可以达到毫米级，是近距离探测中比较高的一种。第二点是安装无人机的费用并不高。无人机在作业过程中一般不会受到天气影响，因此拍摄设备的安全性也不会很高。第三点是更加安全、灵活[2]。无人机是一种非常实用的设备，它可以在特定的地方进行起降，只要操作得当，就可以在最短时间内投入使用，没有任何危险。它能适应不同的天气、不同的角度和不同的结构，是一种更好的消防救援辅助技术。三、运用无人机进行火灾扑救的优势（一）机动灵活微型化是无人机在使用过程中的一个重要特征，它能够适应不同的空间、环境。正是因为它的体积比较小，所以在使用时，才会表现出很强的机动性和灵活性。在运用无人机时，需要操作者灵活运用多种操作技能，准确把握无人机的行驶方向，只有这样，才能最大限度发挥无人机的作用，进行高效跟踪和拍摄[3]；同时，因为他们的反应速度很快，所以在进行火灾灭火救援工作时，可以有效节省时间，提高救援效率。在实际演习中，由于外部环境因素对无人机的工作状况影响不大，包括起飞条件和气候条件等，且能快速获得图像，因而具有重要的实用价值。（二）操作简单在使用无人机时，其优点在于操作简便。一般情况下，操作者只需通过远程方式进行一些简单的按键操作，而操作的主要对象是无人机内的控制系统以及视频传输系统。由此，工作人员可以通过无人机对火灾现场进行全方位了解。对无人机的飞行控制是关键，无人驾驶设备的应用能完成视频、声音等信号的传输，为实现全面监测及野外远程监测打下了坚实基础。（三）安全、可靠的搜索和救援在火灾扑救过程中，环境的复杂性是其最大特征，但这一特性并不能约束无人机。虽然现场温度高、烟雾重、风速大，但无人机在火灾扑救中的应用，可以提高搜救的安全可靠程度。（四）体积小，易于操作和维护无人机是一种新型飞机，它的体积小，重量轻，整个机器的机械结构连接件很少，结构也很简单，操作和维修过程都非常容易，可以让人对每一个零件进行直接检查，任何损坏或有问题的零件，都可以随时进行拆卸和更换，维修起来非常方便。与此同时，无人飞行器体积小巧，能够垂直升降，不需要太多的起飞环境，也没有专门的跑道等，操作起来非常轻松，易于掌握，而且还能够通过机身上所携带的传感器和监测系统等，来精确规避障碍，如果遇到了一些危险的地方或者恶劣天气，还能将相关的信息反馈给驾驶员[4]。四、无人机在消防灭火救援中的实际应用（一）辅助救援无人机在消防灭火救援中有着广泛的用途，它的一个显著特点就是可以进行应急救援。当发生火情较重，救援人员不能接近时，可以使用无人机携带各类应急救援器材，将物资、器材抛出，使待救人员能够自救，或确保自身安全。同时，它还能携带扩音器、探照灯等设备去寻找生还者，吸引生还者的注意力，协助救火队员寻找生还者，制订最优的营救计划。特别是在特大火灾中，由于火蔓延速度更快、影响面积更大、被困人员更多，给消防救援工作带来极大难度。有了无人机，就可以将紧急情况下的所有信息都传递出去，使周围的人都能得到及时撤离，为扑救火灾创造有利条件。（二）火灾监控无人机之所以能够在火情监测中起到辅助作用，最重要的原因在于它能够很容易进入到某些灭火救援人员不能抵达的地方，通过无人机将火情的实时变化反馈给指挥部，让指挥员能够及时了解火情的变化和发展趋势[5]。此外，它还能在高空中长期驻留，实时监测关键地区状况，并将画面传送回来，通过影像进行综合分析，根据火情的发展状况，制订出一套行之有效的应对方法，将救援命令传达给消防救援人员，使他们能够迅速赶到救援现场，从而提高救援效率，同时也能加强对火情的监测与控制。（三）火灾现场侦察在火灾原因未明、被困人员数量未知时，贸然冲入火灾现场进行火灾扑救，极易延误最佳施救时间。因此，通常情况下，消防队在接到火警报警之后，会安排一架无人机迅速赶到火场，通过无人机上携带的多种侦察模块，清楚显示出火场气体浓度、温度、道路通畅情况、火场蔓延情况等，为消防队伍做好准备工作提供重要的参数基础，协助开展消防救援工作。无人机在侦察中的最大功能是对火灾现场真实状况进行反馈，它能够利用高分辨率的摄像机、红外热成像等先进设备，精确反映出火灾现场的真实状况，并对其进行三维建模，从而为火灾救援指挥提供实时可靠的火灾信息[6]。（四）无人机在能源化工消防中的应用近几年，我国能源和化学工业发生了多起重大爆炸事故。此类火灾现场易燃物品多，危险性高，工作强度高，传统灭火方法无法在最短的时间内进行救援，也很难安全、高效靠近着火点。事故现场变化迅速，火灾蔓延迅速，危险程度极高，使得救援工作無法顺利展开。配备了红外传感器、高清摄像头和体温传感器的无人机可以在野外进行实时跟踪和监视，将火情及时传递到指挥中心，让指挥员能够迅速、准确做出反应。另外，无人机在火灾扑救中的最大突破就是其运载量和探测距离。在无人机上加装全新的动态结构运载系统，通过在无人机上搭载灭火器材实现大范围喷洒，实现对火灾的快速控制[7]。当前，消防部门也利用无人机和物联网等技术，对重要场所如能源、化工等进行实时、动态监测，并对落实消防安全防范措施给予高度关注。从这一点可以看出，无人机在日常火灾安全监控和灾害应急救援中具有不可替代的作用。（五）无人机用于指挥和调度消防灭火救援工作本身就是一件重要的公共事件，它所涵盖的范围很广，影响也很大，将无人机技术有效运用到消防灭火救援工作中，能够充分发挥其灵活机动、便于携带和易于操作的各种优点，帮助开展消防灭火救援工作。在灭火救援中，各种实时、高效的声音信息往往对灭火指挥和调度工作具有重要的作用，而无人机能够在搜救人员不能进入的条件下进行有效搜救。（六）无人机应急通信我国幅员辽阔，森林、草原火灾频发，这些火灾发生后，因为基础设施不健全、火灾造成的损害等问题，会造成火灾核心区的公众通信网络中断。如果发生这种情况，很长一段时间都无法恢复通信。利用无人机技术，可以完成紧急通信，利用绳系式无人机能够携带便携式通信基站，在空中构建应急通信基站，为救灾现场与后方指挥提供一个良好的通信环境，使两者能够相互交流，提升信息的精度，从而制订出更科学的救灾计划，提升消防救援工作效率[8]。（七）无人机可以有效扑灭火灾无人机用于灭火是未来火灾灭火的发展方向，它能够将灭火弹、灭火剂和声波等灭火装备相结合，实现在复杂环境下的高效灭火。在高层建筑火灾救援工作中，可利用无人机携带水、泡沫、干粉等灭火剂，对高层建筑中某些狭小空间、易燃易爆物品进行灭火，从而抑制火灾并减缓其扩散速率。无人机还能携带多个灭火弹和发射器，在靠近火源时，遥控将灭火弹发射到目标物体上，进入房间后，将其转化成喷雾状的灭火剂，从而有效解决高空火灾扑救难的问题。结语随着科学技术的飞速发展，无人机的应用领域也随之扩大。在消